專利名稱：用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)尤其帶有直噴機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)的方法，其中內(nèi)燃機(jī)具有活塞缸機(jī)構(gòu)和曲軸，其中曲軸抗扭轉(zhuǎn)地與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸以及與扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)連接或能夠連接，其中曲軸逆著內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)，以便使氣缸的活塞朝著點(diǎn)火位置運(yùn)動(dòng)，其中通過(guò)將燃料噴射到氣缸內(nèi)以及通過(guò)由此在氣缸內(nèi)產(chǎn)生的燃料-氧氣混合物的點(diǎn)火引起曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)以及使曲軸沿著驅(qū)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。此外本發(fā)明還涉及一種用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)尤其帶有直噴機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)的設(shè)備，其中內(nèi)燃機(jī)具有活塞缸機(jī)構(gòu)和曲軸，所述設(shè)備帶有電機(jī)，電機(jī)與曲軸和扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)連接或能夠連接，其中電機(jī)被構(gòu)造用于使曲軸旋轉(zhuǎn)，其中，內(nèi)燃機(jī)被構(gòu)造用于，通過(guò)將燃料噴射到氣缸內(nèi)以及通過(guò)由此在氣缸內(nèi)產(chǎn)生的燃料-氧氣混合物的點(diǎn)火而被啟動(dòng)，以便向曲軸加載力 矩以及使曲軸旋轉(zhuǎn)。最后，本發(fā)明涉及一種汽車動(dòng)力系，帶有內(nèi)燃機(jī)和上述類型的設(shè)備。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知一種用于直接啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的方法，例如在DE 103 51 891 Al中公開(kāi)。在這種公開(kāi)的方法中，直接啟動(dòng)通過(guò)燃料朝氣缸的噴射以及緊接著對(duì)包含的空燃混合物的點(diǎn)火實(shí)施。在這種用于通過(guò)所謂的直接啟動(dòng)來(lái)啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的方法中，在啟動(dòng)前不久，將所用的活塞缸機(jī)構(gòu)沿與驅(qū)動(dòng)方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便獲得即將到達(dá)上止點(diǎn)前的最佳位置，從而可以安全地進(jìn)行空燃混合物的點(diǎn)火。此外還由現(xiàn)有技術(shù)普遍公開(kāi)的是，曲軸通過(guò)扭轉(zhuǎn)減振器以及尤其通過(guò)雙質(zhì)量飛輪(Zwei-Massenschwungrad)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，以便防止扭振從內(nèi)燃機(jī)傳遞到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。倘若與扭轉(zhuǎn)減振器連接的內(nèi)燃機(jī)借助直接啟動(dòng)而啟動(dòng)，那么尤其會(huì)由于曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)而在扭轉(zhuǎn)減振器中出現(xiàn)對(duì)扭矩傳遞帶來(lái)不利影響的振動(dòng)。此外，轉(zhuǎn)動(dòng)能量可以在扭轉(zhuǎn)減振器內(nèi)被吸收。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明如下改善本文開(kāi)頭所述的方法，S卩，在點(diǎn)火后通過(guò)電機(jī)將扭矩沿著驅(qū)動(dòng)方向施加給曲軸。此外還如下改善本文開(kāi)頭所述的設(shè)備，S卩，設(shè)置了控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)被構(gòu)造用于實(shí)施按本發(fā)明的方法。最后本發(fā)明還提供一種汽車動(dòng)力系，帶有用于啟動(dòng)上述類型的內(nèi)燃機(jī)的設(shè)備。通過(guò)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的最佳啟動(dòng)時(shí)間，因?yàn)橥ㄟ^(guò)電機(jī)的附加的扭矩向扭轉(zhuǎn)減振器施加更大的扭矩以及因而不是所有通過(guò)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的能量被吸收到扭轉(zhuǎn)減振器中。結(jié)果是因此可以在啟動(dòng)時(shí)尤其在直接啟動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳的啟動(dòng)時(shí)間和改善的振動(dòng)特性。優(yōu)選這樣來(lái)選擇由電機(jī)施加給曲軸的扭矩，即，通過(guò)扭轉(zhuǎn)減振器的吸收進(jìn)行補(bǔ)償，由此可以特別快速和可靠地啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。
扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)優(yōu)選是雙質(zhì)量飛輪(Zwei-Massenschwungrad)。由此可以特別有效和成本低廉地減輕扭振。還優(yōu)選的是，電機(jī)的扭矩通過(guò)曲軸的至少一圈轉(zhuǎn)動(dòng)施加。由此可以有效地扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)，以便在啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)有效地減輕扭振。還優(yōu)選的是，扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)布置在內(nèi)燃機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間。由此可以有效地防止可能出現(xiàn)的扭振傳遞給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及傷害傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。還優(yōu)選的是，電機(jī)被構(gòu)造用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)、提供在曲軸上的附加的驅(qū)動(dòng)功率以及以發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行。由此電機(jī)可以用于動(dòng)力系中的不同的功能，因此可以更為成本低廉以及結(jié)構(gòu)更為 簡(jiǎn)單地制造總驅(qū)動(dòng)器。還優(yōu)選的是，電機(jī)是發(fā)電機(jī)(Lichtmaschine)。 由此發(fā)電機(jī)可以同時(shí)用于支持啟動(dòng)，尤其是直接啟動(dòng)。還優(yōu)選的是，逆著驅(qū)動(dòng)方向地驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸，以便使氣缸的活塞朝點(diǎn)火位置運(yùn)動(dòng)。由此可以快速且可靠地導(dǎo)入啟動(dòng)。作為備選還優(yōu)選的是，沿著驅(qū)動(dòng)方向驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸，以便將第二氣缸的活塞沿點(diǎn)火位置運(yùn)動(dòng)，其中通過(guò)在第二氣缸內(nèi)的點(diǎn)火引起曲軸逆著驅(qū)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)。由此使啟動(dòng)變得特別有效，因?yàn)榈谝粴飧椎狞c(diǎn)火已經(jīng)可以用于第二氣缸內(nèi)的預(yù)壓縮以及因而必須有更少的功率從電機(jī)傳遞給內(nèi)燃機(jī)且通過(guò)第二次點(diǎn)火將更大的扭矩從內(nèi)燃機(jī)施加給曲軸。當(dāng)前，直接啟動(dòng)指的是內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的燃料-氧氣混合物，而不會(huì)經(jīng)歷完整的壓縮沖程。當(dāng)然，按本發(fā)明的方法的特征、特性和優(yōu)點(diǎn)也適用于或能應(yīng)用于按本發(fā)明的設(shè)備。


圖I示意性示出了帶有內(nèi)燃機(jī)的汽車；
圖2a至2c示意性示出了在直接啟動(dòng)的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)期間的內(nèi)燃機(jī)。
具體實(shí)施例方式在圖I中示意性示出了汽車以及總體用附圖標(biāo)記10標(biāo)注。汽車10具有動(dòng)力系12，動(dòng)力系在當(dāng)前情況下包含用于提供驅(qū)動(dòng)功率的內(nèi)燃機(jī)14。動(dòng)力系12用于驅(qū)動(dòng)車輛10的被動(dòng)輪16L、16R。內(nèi)燃機(jī)14通過(guò)曲軸18與傳動(dòng)單元20連接或能夠連接，其中，內(nèi)燃機(jī)14在曲軸18上提供扭矩，曲軸以能調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。曲軸18可以通過(guò)離合器22和扭轉(zhuǎn)減振器24與傳動(dòng)單元20連接，從而將扭矩傳遞給被動(dòng)輪16R、16L。扭轉(zhuǎn)減振器24用于減輕內(nèi)燃機(jī)14的扭振并且優(yōu)選設(shè)計(jì)成雙質(zhì)量飛輪。內(nèi)燃機(jī)14還通過(guò)曲軸18與電機(jī)26連接。電機(jī)26通過(guò)控制單元28控制并且通過(guò)電供應(yīng)單元20被供應(yīng)電能。電機(jī)26用于通過(guò)曲軸18驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)14以及由此啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。此外，電機(jī)26還用于將附加的扭矩傳遞給曲軸18，從而在曲軸18上提供附加的驅(qū)動(dòng)力矩。此外，電機(jī)26可以在汽車10的滑動(dòng)運(yùn)行時(shí)用作發(fā)電機(jī)以及產(chǎn)生電能，電能被儲(chǔ)存在電蓄能器30中。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于這種動(dòng)力系。在特別的實(shí)施形式中，動(dòng)力系12也可以設(shè)計(jì)成混合動(dòng)力系并且具有用于提供驅(qū)動(dòng)功率的電機(jī)。在圖2a中示意性示出了內(nèi)燃機(jī)14。內(nèi)燃機(jī)14具有4個(gè)氣缸32、34、36、38，分別帶有活塞40、42、44、46。在圖2中還示意性示出了曲軸18以及電機(jī)26以便說(shuō)明曲軸18的旋轉(zhuǎn)位置。當(dāng)然，在圖2中設(shè)計(jì)成四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)14也可以具有任意其它數(shù)量的氣缸，例如五缸、六缸、八缸或十缸。為了導(dǎo)入直接啟動(dòng)，曲軸18通過(guò)電機(jī)26先逆著驅(qū)動(dòng)方向被驅(qū)動(dòng)或旋轉(zhuǎn),這在圖2a中用箭頭48表示。根據(jù)曲軸18的旋轉(zhuǎn)位置50或活塞40、42、44、46在氣缸32至38中的位置，導(dǎo)入不同類型的直接啟動(dòng)。 倘若例如在圖2a中為活塞42的活塞位于上止點(diǎn)附近，那么曲軸18先逆著驅(qū)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)，以便使活塞42從膨脹沖程運(yùn)動(dòng)到壓縮沖程?；钊?2在壓縮沖程中的位置在圖2b中示出。箭頭50在圖2b中表示曲軸18相對(duì)圖2a的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置。通過(guò)曲軸18的這種沿著后退方向48的旋轉(zhuǎn)，活塞44從圖2a的壓縮沖程運(yùn)動(dòng)進(jìn)入膨脹沖程，如圖2b所示。由此使空氣在氣缸36內(nèi)被沿著后退轉(zhuǎn)動(dòng)方向48壓縮。在圖2c中僅示出了氣缸34和36，其中，在接下來(lái)的步驟中將燃料噴入氣缸36以及點(diǎn)燃產(chǎn)生的燃料-氧氣混合物。通過(guò)燃燒，活塞44在膨脹沖程中向下運(yùn)動(dòng)以及曲軸18沿著驅(qū)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)，如圖2c中箭頭52所
/Jn o在點(diǎn)火后將附加的扭矩沿著驅(qū)動(dòng)方向52施加給現(xiàn)在正沿驅(qū)動(dòng)方向52旋轉(zhuǎn)的曲軸18，以便實(shí)現(xiàn)最佳的啟動(dòng)時(shí)間以及減輕扭轉(zhuǎn)減振器24的振動(dòng)。扭轉(zhuǎn)減振器24設(shè)計(jì)成雙質(zhì)量飛輪并且具有兩個(gè)借助彈簧元件相互連接的飛輪質(zhì)量塊。曲軸與第一飛輪質(zhì)量塊連接，第一飛輪質(zhì)量塊借助彈簧與第二個(gè)自由擺動(dòng)的飛輪質(zhì)量塊連接。通過(guò)在圖2b所示的沖程到圖2c所示的沖程之間的轉(zhuǎn)動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)，直接在點(diǎn)火后，第一飛輪質(zhì)量塊或就沿著驅(qū)動(dòng)方向52擺動(dòng)以及第二飛輪質(zhì)量塊逆著驅(qū)動(dòng)方向或沿著后退方向48擺動(dòng)。由此一方面吸收通過(guò)氣缸36中的燃燒提供的能量，并且在扭轉(zhuǎn)減振器24中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。因?yàn)樵跉飧?6內(nèi)點(diǎn)火后，附加的扭矩被從電機(jī)26施加給曲軸18，所以可以減輕這種振動(dòng)以及提供用于通過(guò)扭轉(zhuǎn)減振器24吸收的附加的能量。作為備選，電機(jī)26可以為了啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)而在相同的活塞位置中使曲軸18沿著驅(qū)動(dòng)方向52旋轉(zhuǎn)，以便壓縮處在壓縮沖程中的活塞42內(nèi)的空氣。通過(guò)燃料噴射產(chǎn)生的燃料-氧氣混合物在氣缸34中被點(diǎn)火，由此使曲軸18逆著驅(qū)動(dòng)方向48旋轉(zhuǎn)。直接啟動(dòng)的這種變型方案與圖2a至2c的方案的區(qū)別在于，曲軸18逆著驅(qū)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)不是通過(guò)電機(jī)26而是通過(guò)在壓縮沖程中氣缸34的點(diǎn)火促成。這種逆著驅(qū)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致活塞44從壓縮沖程運(yùn)動(dòng)進(jìn)入膨脹沖程，其中，如圖2a和2b所示壓縮在氣缸36中的空氣。空燃混合物如在圖2c中那樣被點(diǎn)火，由此引起曲軸18的轉(zhuǎn)動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)以及曲軸18沿著驅(qū)動(dòng)方向50轉(zhuǎn)動(dòng)。之后通過(guò)電機(jī)26將附加的扭矩施加給曲軸18，以便如上所示那樣實(shí)現(xiàn)最佳的啟動(dòng)時(shí)間以及減輕扭轉(zhuǎn)減振器24的振動(dòng)。作為備選，可以在合適的活塞位置中，在曲軸靜止的情況下噴射燃料和對(duì)燃料點(diǎn)火，以便使曲軸逆著驅(qū)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。倘若在直接啟動(dòng)之前沒(méi)有一個(gè)活塞40至46位于上止點(diǎn)附近，那么曲軸18就逆著驅(qū)動(dòng)方向48運(yùn)動(dòng)，直至處在膨脹沖程中的氣缸36被壓縮以及可以通過(guò)燃料的噴射而被點(diǎn)火。由此使曲軸18沿著驅(qū)動(dòng)方向52旋轉(zhuǎn)。在相應(yīng)的氣缸36點(diǎn)火后，曲軸18的旋轉(zhuǎn)得到 電機(jī)25的支持，以便如前所述那樣實(shí)現(xiàn)最佳的啟動(dòng)時(shí)間以及減輕扭轉(zhuǎn)減振器24的振動(dòng)。
權(quán)利要求
1.有活塞缸機(jī)構(gòu)和曲軸(18)，其中曲軸(18)抗扭轉(zhuǎn)地與電機(jī)(26)的驅(qū)動(dòng)軸以及與扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)(24)連接或能夠連接，其中曲軸(18)逆著內(nèi)燃機(jī)(14)的驅(qū)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)，以便使氣缸(36)的活塞(44)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入點(diǎn)火位置，其中通過(guò)燃料到氣缸(36)的噴射以及通過(guò)由此在氣缸(32、34、36、38)中產(chǎn)生的燃料-氧氣混合物的點(diǎn)火引起曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)以及使曲軸(18)沿著驅(qū)動(dòng)方向(52)旋轉(zhuǎn)，其特征在于，在點(diǎn)火后通過(guò)電機(jī)(26)將扭矩沿著驅(qū)動(dòng)方向(52)施加給曲軸(18)。
2.按權(quán)利要求I所述的方法，其中所述扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)(24)是雙質(zhì)量飛輪(24)。
3.按權(quán)利要求I或2所述的方法，其中電機(jī)(26)的扭矩通過(guò)曲軸(18)的至少一圈轉(zhuǎn)動(dòng)施加。
4.按權(quán)利要求I至3之一所述的方法，其中扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)(24)布置在內(nèi)燃機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(20)之間。
5.按權(quán)利要求I至4之一所述的方法，其中電機(jī)(26)被構(gòu)造用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)(14)、在曲軸(18)上提供附加的驅(qū)動(dòng)功率以及以發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行。
6.按權(quán)利要求I至4之一所述的方法，其中電機(jī)(26)是發(fā)電機(jī)。
7.按權(quán)利要求I至6之一所述的方法，其中電機(jī)(26)的驅(qū)動(dòng)軸被逆著驅(qū)動(dòng)方向驅(qū)動(dòng)，以便使氣缸(36)的活塞(44)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入點(diǎn)火位置。
8.按權(quán)利要求I至6之一所述的方法，其中電機(jī)(26)的驅(qū)動(dòng)軸被沿著驅(qū)動(dòng)方向(52)驅(qū)動(dòng)，以便使第二氣缸(34)的活塞(42)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入點(diǎn)火位置，其中通過(guò)第二氣缸內(nèi)的點(diǎn)火引起曲軸(18)逆著驅(qū)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)，以便使第二氣缸(36)的活塞(44)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入點(diǎn)火位置。
9.用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)(14)尤其帶有直噴機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)(14)的設(shè)備，其中內(nèi)燃機(jī)(14)具有活塞缸機(jī)構(gòu)和曲軸(18)，該設(shè)備帶有電機(jī)(26)，該電機(jī)與曲軸(18)和扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)(24)連接或能夠連接，其中電機(jī)(26)被構(gòu)造用于使曲軸(18)旋轉(zhuǎn)，其中內(nèi)燃機(jī)(14)被構(gòu)造用于通過(guò)將燃料噴射到氣缸(32、34、36、38)內(nèi)以及通過(guò)由此在氣缸(32、34、36、38)內(nèi)產(chǎn)生的燃料-氧氣混合物的點(diǎn)火而被啟動(dòng)，以便向曲軸(18)加載力矩以及使曲軸(18)旋轉(zhuǎn)，該設(shè)備還帶有控制機(jī)構(gòu)(28)，該控制機(jī)構(gòu)被構(gòu)造用于實(shí)施按權(quán)利要求I至8之一所述的方法。
10.汽車動(dòng)力系(12)，帶有內(nèi)燃機(jī)(14)和按權(quán)利要求9所述的用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)(14)的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的方法和設(shè)備。在用于啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)(14)尤其帶有直噴機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)(14)的方法中，內(nèi)燃機(jī)(14)具有活塞缸機(jī)構(gòu)和曲軸(18)，其中曲軸(18)抗扭轉(zhuǎn)地與電機(jī)(26)的驅(qū)動(dòng)軸以及與扭轉(zhuǎn)減振機(jī)構(gòu)(24)連接或能夠連接，其中曲軸(18)逆著內(nèi)燃機(jī)(14)的驅(qū)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)，以便使氣缸(36)的活塞(44)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入點(diǎn)火位置，其中通過(guò)燃料到氣缸(36)的噴射以及通過(guò)由此在氣缸(32、34、36、38)中產(chǎn)生的燃料-氧氣混合物的點(diǎn)火，引起曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)以及使曲軸(18)沿著驅(qū)動(dòng)方向(52)旋轉(zhuǎn)，其中在點(diǎn)火后通過(guò)電機(jī)(26)將扭矩沿著驅(qū)動(dòng)方向(52)施加給曲軸(18)。
文檔編號(hào)F02D41/06GK102767441SQ20121013380
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者A.施密特, B.希勒, C.格斯特勞爾, E.卡爾瓦, K.賴, U.西貝爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司